たTiO<sub> 2</subソフト化学法により合成超疎水性と高IR反射特性を持つ>でコーティングされた中空ガラスマイクロスフェア
Summary
This manuscript proposes a soft-chemistry method to synthesize superhydrophobic, TiO2-coated hollow glass microspheres (HGM) with high IR-reflective properties.
Abstract
この原稿は、超疎水性の高いIR反射中空ガラス微小球（HGM）を開発するためのソフト化学法を提案します。アナターゼ型のTiO 2と超疎水性剤が一の工程でHGM表面上に塗布しました。 TBTとPFOTESは、それぞれ、Ti原料及び超疎水性剤として選択しました。彼らは、両方のHGMに塗布し、熱水処理後、TBTは、TiO 2をアナターゼになりました。このように、PFOTES / TiO 2は HGM（MCHGM）を調製したコーティングされました。比較のために、単一の被覆HGM（F-SCHGM）及びTiO 2の単一被覆HGMチタン（Ti-SCHGM）PFOTES同様に合成しました。 HGM表面上PFOTESとTiO 2つのコーティングは、X線回折（XRD）、走査電子顕微鏡（SEM）及びエネルギー分散型検出器（EDS）の特徴付けを介して実証されました。 MCHGMは141.2の接触角を有する、より高い接触角（153°）が、F-SCHGMより低い転落角（16°）を示しました6;そして、67°の角度をスライドさせます。加えて、両方のTi-SCHGMとMCHGM元のHGMとF-SCHGMよりも約5.8％高かった同様のIR反射率値を、表示しました。また、PFOTESコーティングはほとんど熱伝導率を変えました。したがって、F-SCHGMは、0.0479 W /（M・K）の熱伝導率と、かなり0.0475 W /（M・K）であった元のHGM、のようでした。 MCHGMとTi-SCHGMも同様でした。それらの熱伝導率の値は、それぞれ、0.0543 W /（M・K）及び0.0543 W /（M・K）でした。 TiO 2のコーティングは、わずかに熱伝導率を増加したが、反射率の増加に伴って、全体的な断熱性が向上しました。 IR反射性をHGMコーティングによって提供されるので、コーティングが汚れている場合、最終的に、反射率が低下します。したがって、超疎水性コーティングと、表面が汚染から保護され、その寿命も長くなります。
Introduction
中空ガラス微小球（HGM）が10〜100μmのサイズ範囲の無機材料です。それらは、優れた分散、高い流動性、低密度、優れた断熱性1、2、3、4のような多くの有用な機能を実証します。なぜなら、その中空構造の、HGMは非常に低い熱伝導率10、11を有しています。これらの理由から、それらは航空宇宙等工学5、深海探査6、7、水素貯蔵8、9、しかし、彼らはまだ、このような低強度などのいくつかの欠点を実証するなど、多くの分野で適用されています。また、IR光は、HGMを透過して背後に被写体を加熱することが可能です。そのためE、HGMに表面修飾は、放射熱伝達を減少させるために不可欠です。効果的な方法は、HGM表面上にコーティングするためにIR遮断材料です。半導体として、TiO 2は 、このような光触媒12、13、太陽電池の開発、センサーの製造14、環境アプリケーション15、およびエネルギー貯蔵16などの多くの分野で使用されてきました。加えて、それはまた、可視光と赤外バンド17、18、19の低い放射率を示しています。したがって、我々の目的のために、TiO 2は 、比較的低価格で高性能のために賢明な選択でした。
しかし、コーティングは真剣TiOの反射率に影響を与える、汚染物質が汚染するのは非常に簡単です。反射率は徐々に減らす必要があります。したがって、SELF-クリーニングコーティングは、汚れからコーティングを防ぐために、そのようなコーティングの作業時間を延長することが不可欠です。
本稿では、ソフト化学法は、超疎水性のTiO 2被覆HGM開発するために使用しました。テトラブチルチタネート（TBT）及び1H、1H、2H、2H- perfluorooctyltriethoxysilane（PFOTES）は、それぞれ、Ti原料及び超疎水性剤として選択しました。彼らは、加水分解し、HGM表面上に堆積させました。その後、熱水処理後、アナターゼTiO 2が HGMの表面上に形成され、超疎水特性が残りました。比較のために、単一の被覆HGM（F-SCHGM）及びTiO 2の単一被覆HGMチタン（Ti-SCHGM）PFOTES同様に合成しました。合成スキームを図1に示されています。
Protocol
Representative Results
Discussion
本稿では、プロトコルにおける重要なステップは、水熱法です。これは、TiO 2、最終反射率、及び超疎水性の形成に影響を与えます。温度制御及び反応時間も非常に重要です。反応条件が変更された場合、最終製品が不備ことができます。
この方法は、一の段階で超疎水性の高いIR反射HGMを合成する簡単な方法を提供します。以前の研究では、超疎水性及び反射?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
このホワイトペーパーで説明する作業は、CII-HK /ポリUイノベーション基金からの助成金によってサポートされていました。さらにサポートが深センピーコックプラン（KQTD2015071616442225）と中国政府の「千タレント」プログラム（Y62HB31601）によって提供されました。また、応用生物学科＆化学技術香港理工大学の持続可能な都市開発のための香港理工大学研究所（RISUD）からのヘルプは大歓迎です。
Materials
| HGM | Technical Institute of Physics and Chemistry, Chinese Academy of Science | N/A | N/A |
| TBT | Sigma-Aldrich | CAS#: 5593-70-4 | Analytical grade |
| Ethyl Alcohol | Sigma-Aldrich | CAS#: 64-17-5 | Analytical grade |
| PFOTES | Sigma-Aldrich | CAS#: 51851-37-7 | 98% |
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